光伏储能系统电池能量管理研究

为延长蓄电池的使用寿命、降低光伏发电系统的运行成本,分析了光伏发电系统中储能蓄电池工作状况的特殊性和建立一套完整的蓄电池能量管理系统的必要性.分析了蓄电池能量管理系统的主要组成模块,提出了一种以实现蓄电池优化管理和提高光伏发电系统能量利用率为目标的分组自治能量管理策略.实时在线估算蓄电池的荷电状态SOC是实现分组自治能量管理的基础,采用蓄电池Thevenin模型、利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法实现了蓄电池SOC的估算.仿真结果表明,EKF算法具有较好的精度,并对初始值的误差有较强的修正作用.     

基于PIC单片机的光伏蓄电池充电系统电量计设计

针对离网型光伏发电系统,提出了一种基于PIC单片机的估算蓄电池荷电状态的电量计,分析了估算蓄电池荷电状态常用的开路电压法和安时积分法,并根据安时积分法设计了电量计。     

光伏系统蓄电池二阶段快速充电法的研究

以使用阀控式铅酸(VRLA)蓄电池的独立光伏系统为研究对象,根据蓄电池端电压预测蓄电池的荷电状态来判断蓄电池的容量,采用CVT方式跟踪光伏电池最大功率来有效地提高光伏电池的工作效率,采用改进的二阶段充电法对蓄电池组快速充电优化充电过程。通过仿真验证了该方法可以有效地避免蓄电池发生过充电和最大限度地避免欠充电,从而延长蓄电池的寿命,并且提高了整个光伏系统的工作性能。     

光储发电系统的虚拟转动惯量控制

在深入研究光储发电系统控制策略的基础上,阐述蓄电池虚拟转动惯量的概念,分析在频率动态变化过程中蓄电池的电池储能与机械动能之间的能量转换关系,并提出基于光储发电系统的虚拟惯性控制策略。该控制策略通过检测系统频率的变化与蓄电池荷电状态,调节蓄电池的荷电状态变化率与充放电电流的速率,从而短时调节蓄电池储备能量为系统提供惯性支持。通过光伏装机比重约为30%的仿真系统,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用蓄电池的虚拟惯量快速响应系统频率变化,从而提高了系统的频率稳定性。     

VSG虚拟惯量动态区间控制策略

随着高渗透率光伏发电系统接入大电网,光伏逆变器因为缺乏转动惯量支撑严重威胁了系统稳定性。根据传统发电机模型,建立了光储结合形式的虚拟同步发机电（virtual synchronous generator,VSG）等效模型。根据功率守恒原则,在光伏输出功率波动或者负载波动时,因储能环节的存在以及功率的可控性,蓄电池可以提供类似于同步发电机的转子暂态功率。由于蓄电池不同于转子通过转动储存能量的特性,在不同蓄电池荷电状态（state of charge,SOC）下,蓄电池可以提供不同的惯性支持,同时需要最小转动惯量来保证系统频率的稳定性。文章提出了根据蓄电池SOC变化和以频率改善为目的的改进VSG优化控制方案,最后通过MATLAB/simulink仿真,验证了其理论分析的有效性。     

带混合储能的光伏并网系统功率协调控制策略研究

针对光伏发电系统功率输出随机性强、波动性大等问题,本文提出了一种光伏超级电容蓄电池电解槽混合发电系统功率协调控制策略。分析并建立了光伏、超级电容、蓄电池及电解槽的数学模型,构建了一种将系统各单元通过变换器汇集于直流母线的混合系统结构。该控制策略将超级电容和蓄电池两者的荷电状态SOC(State of Charge )均考虑在内,通过对不同工况下系统各单元出力的协调控制,在实现直流微电网有功功率平衡的前提下,达到维持直流母线电压稳定和平抑系统并网功率的目的,提高了光伏利用率。利用PSCAD/EMTDC软件进行建模与仿真分析,验证了本文所提控制策略的有效性。     

带混合储能的光伏并网系统功率协调控制策略研究

针对光伏发电系统功率输出随机性强、波动性大等问题,本文提出了一种光伏-超级电容-蓄电池-电解槽混合发电系统功率协调控制策略。分析并建立了光伏、超级电容、蓄电池及电解槽的数学模型,构建了一种将系统各单元通过变换器汇集于直流母线的混合系统结构。该控制策略将超级电容和蓄电池两者的荷电状态SOC(State of Charge)均考虑在内,通过对不同工况下系统各单元出力的协调控制,在实现直流微电网有功功率平衡的前提下,达到维持直流母线电压稳定和平抑系统并网功率的目的,提高了光伏利用率。利用PSCAD/EMTDC软件进行建模与仿真分析,验证了本文所提控制策略的有效性。     

基于GA-F-RBF神经网络的磷酸铁锂电池SOC预测研究

针对动力电池荷电状态的预测精度问题,提出基于遗传算法的弹性径向基函数神经网络动力电池荷电状态预测方法。该预测方法基于神经元的活跃度与神经元间的信息交互强度在线调整神经网络结构的大小,解决了径向基函数神经网络的结构调整影响荷电状态的预测精度问题。仿真结果证明,该方法比基于遗传算法的径向基函数神经网络的荷电状态预测结果精度更高,预测更加准确,能满足蓄电池管理系统对磷酸铁锂动力电池荷电状态预测的精度和实际使用的要求。     

基于区间预测的光伏发电与蓄电池优化调度方法

为了应对县级市光伏发电与用电需求间的最优调度问题,提出了一种面向蓄电池和光伏发电机的区间预测调度优化方法。该方法分别对发电功率调度、充电/放电(C/D)功率调度和荷电状态(SOC)调度进行决策从而获得最优调度的精确范围。通过雅可比矩阵对不确定可再生参数的符号正负特征进行分析,来获取最优发电功率调度和最优C/D功率调度的精确范围。仿真结果表明,相比于蒙特卡洛方法,该方法的最优SOC调度的范围更大,能够为县级光伏发电蓄电池和发电机的最优调度提供决策分析。     

基于STM32F103芯片的光伏充电控制器设计

为了改善独立光伏发电系统中蓄电池的荷电水平,延长蓄电池的使用寿命.提出利用最大功率跟踪(MPPT)与蓄电池三段式充电相结合的充电控制策略,并基于数字控制方式,设计完成了光伏充电控制器的硬件电路和控制软件,完成了相关实验,验证了设计的有效性和正确性.     

考虑混合储能荷电状态的独立光伏系统控制策略

独立光伏系统中配备由蓄电池与超级电容组成的混合储能系统可以实现功率平滑、能量平衡以及提高电能质量。在同时考虑蓄电池与超级电容各自的荷电状态以及不同重要等级负荷的情况下,提出了对混合储能的能量管理及对应Buck/Boost双向功率变换器的控制策略。该能量管理方案可以在保证微网的正常运行下维持储能元件在合理的荷电状态;该控制策略可以保证蓄电池的阶段式恒流充电和过充过放保护以及对直流母线电压的稳定快速控制。建立了独立光伏系统的模型,给出了变换器的控制策略,仿真结果验证了所提能量管理方案及控制策略的有效性。     

储能电池的建模与PSCAD仿真

根据蓄电池的工作原理提出了一种改进的磷酸铁锂电池的动态模型,并对其进行建模仿真。该方法充分考虑到了蓄电池充放电的非线性特性,并将蓄电池电阻的变化转化到电压的变化,令仿真电路更加简单,仿真实验更容易实现。在仿真过程中,充分考虑了荷电状态、放电深度和充放电电流/电压与充放电时间的关系,以及电压与荷电状态之间的关系。从仿真结果看,该模型能够较好地反映磷酸铁锂电池的动态特性。     

基于指数型下垂控制的氢电混合储能微网协调控制策略研究

随着多能源混合储能技术的快速发展，氢电混合储能系统将成为解决可再生能源并网发电间歇性、波动性问题的重要途径。运用热力学原理推导了质子交换膜（protonexchangemembrane,PEM）电解制氢的输出电压，建立了符合制氢电压输出特性的电化学模型；然后，分析了氢电混合储能微网的典型架构，提出了考虑蓄电池荷电状态（state of charge,SOC）的指数型下垂控制策略，在维持微网母线电压稳定的同时，解决了蓄电池并联充放电的SOC均衡问题；最后，结合光伏和电解制氢单元的适应性控制方法，根据蓄电池充放电状态将微网划分为4种工作模式，并进行了仿真分析。结果表明考虑蓄电池SOC的指数型下垂控制策略能够控制微网实现工作模式之间平滑过渡，当光伏发电供能产生变化时，可进行适应性功率分配，有效提升了系统经济性与能源利用效率。     

电动汽车蓄电池管理技术

电动汽车一般采用蓄电池组作为动力源,蓄电池组的管理问题是电动汽车发展的瓶颈。电池管理系统不可避免地存在误差问题,设计具有理想性能的电池管理系统是一件具有挑战性和吸引力的工作。分析了蓄电池的等效电路模型、荷电状态(SOC)估算方法以及电池管理系统存在的一些问题。     

光伏发电系统中一种蓄电池状态估计的新方法

光伏发电系统中蓄电池状态是确定仅对本地负载供电或将电能上传电网的重要依据.为了改善光伏发电系统中蓄电池状态估计存在的精度低,跟踪速度慢,易积累误差和易发散等问题,提出了一种改进的Sigma-point卡尔曼滤波的状态估计方法.该方法基于Sigma-point卡尔曼滤波,在其滤波过程中引入渐消因子,对非当前滤波值进行渐消,以修正获取的当前滤波数据值,使之保持滤波的实时性.仿真对比研究显示,该方法的估计精度更高,跟踪速度更快,波形更平稳,其对蓄电池的荷电状态(SOC)和开路电压估计的相对误差最大值分别为3.256％和4.610％.仿真研究结果表明,所提出的方法应用于蓄电池状态的估计是可行的.     

基于混合储能荷电状态的光伏直流微网系统能量分配策略

针对混合储能系统在平抑光伏波动以及负荷投切时荷电状态(SOC)易越限问题,提出一种基于混合储能SOC的多模式协调控制策略。在传统低通滤波功率分配的基础上,提出一种基于超级电容荷电状态的动态功率修正策略,使超级电容出力后SOC向安全状态恢复;同时,为避免蓄电池频繁切换充放电状态,在其响应环节加入优化后的延时控制。此外,根据光伏出力情况、混合储能SOC,设计出满足直流微网系统动态平衡的六种运行模式,实时调节各储能单元出力情况。在MATLAB/Simulink中搭建了光伏直流微网混合储能系统仿真模型,仿真结果表明所提策略在各工况下均能稳定运行,有效延长了储能介质使用寿命。     

含光伏电站和蓄电池储能系统的主动配电系统状态估计

间歇性和随机波动性的分布式新能源大规模接入,储能系统与电动汽车的随机充放电以及智能量测装置的量测误差等使得主动配电系统的态势感知面临诸多挑战。考虑到光照强度、温度及电池荷电状态等影响因素,文中搭建了含光伏发电电源、配电网和蓄电池储能负荷的主动配电系统状态估计模型。首先,基于光伏五参数模型和电池内阻模型,推导出光伏系统和蓄电池储能系统的量测函数及雅可比矩阵。然后,结合配电网的状态估计模型,将电气量和非电气量统一标幺化后,对主动配电系统进行状态估计及不良数据处理。最后,在IEEE 33节点系统下进行了仿真验证。仿真结果表明,与光伏系统和蓄电池储能系统作为PQ节点的模型相比,所提方法扩展了与光伏系统和蓄电池储能系统相关的状态估计和不良数据处理能力,且提高了配电网的状态估计精度。     

优化的五阶段蓄电池充电方法研究

阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)广泛应用于光伏发电系统中,为延长其使用寿命、降低光伏电能成本,同时提高光伏发电系统运行性能,对铅酸蓄电池的充电特性进行了分析,提出一种阶段恒流与脉冲充电相结合的五段式充电方法,这种方法能加快充电速度并有效延长蓄电池的使用寿命.对VRLA充电方法进行了仿真分析,结果表明该方法能够最大限度地提高蓄电池充电效率,从而提高了光伏系统的工作效率,实现系统的优化运行.由于该方法充分考虑了蓄电池内部电化学反应特性,可以消除极板极化现象,所以蓄电池的使用寿命可以延长.     

虚拟直流发电机控制下SOC均衡功率分配策略

直流微网无需考虑频率、无功等因素,有利于新能源的接入,但接入大量电力电子变换器的直流微网惯性较低,严重时会影响微网稳定运行。为增大系统惯性,目前针对储能侧双向DC/DC变换器虚拟直流发电机控制策略研究较多,但对于多台并联运行虚拟直流发电机之间功率分配问题研究甚少。为了解决蓄电池间因功率分配不合理导致初始荷电状态较低的蓄电池提早退出放电等问题,提出了一种以蓄电池荷电状态作为变量,适用于多台容量不同虚拟直流发电机的荷电状态均衡功率分配策略。构建了多电源光储直流微网,建立了系统小信号模型,利用阻抗比判据分析了系统的小信号稳定性。最后利用PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明:所提功率分配方法可以实现蓄电池间的荷电状态均衡,避免初始荷电状态较低的蓄电池提早退出放电的问题。     

独立光伏混储系统稳定运行控制研究

受环境影响的光伏电源输出的最大功率总是波动的,无法实现稳定运行、可靠供电。针对该问题,建立了独立光伏混储系统的结构,介绍了光伏最大功率输出控制,提出了混储系统的波动功率分配控制策略,以超级电容器的荷电状态区域为基础,对混储系统充放电运行状态进行可靠切换控制,充分发挥蓄电池和超级电容器的各自特性的优点。仿真结果表明,独立光伏混储系统在设计的策略控制下可以稳定运行,平衡供电功率,满足负荷对电能质量的需求。